Encontrando el camino (Otra vez): Construyendo la nueva serie Century de la Fuerza Aérea
Mike Pietrucha ||
War on the Rocks
Tenemos que acabar con el programa de adquisición de la defensa principal tal como está hoy, y reemplazarlo con algo que se parece al desarrollo de la Serie Century de la temprana Fuerza Aérea.
-Dr. William Roper
El Dr. William Roper, el funcionario principal de adquisiciones de la Fuerza Aérea, estableció un nuevo objetivo para el desarrollo de aviones de combate:
crear un proceso de adquisición de la Fuerza Aérea que pueda diseñar un nuevo caza cada cuatro años y mantener ese ritmo de desarrollo alto para la próxima generación de programas. Su propuesta responde explícitamente a los aviones de la serie Century, construidos para la Fuerza Aérea durante una ola de modernización en la década de 1950. En total, seis diseños de caza / interceptor tuvieron su primer vuelo entre 1953 y 1956 (tres diseños más permanecieron sin volar), lo que resultó en 5531 aviones entregados a la Fuerza Aérea solamente.
El objetivo de Roper es un objetivo digno, diseñado para romper la Fuerza Aérea de un paradigma en el que se requieren carreras completas para desplegar un solo avión de combate, a menudo tarde, por encima del presupuesto, y no puede cumplir los requisitos iniciales. Han pasado décadas desde que un caza de la Fuerza Aérea alcanzó (o superó) una carrera de producción planificada; la última fue la 2231 F-16 entregas entre 1978 y 2005. Los programas subsiguientes, F-15E y F-22, entregaron muchos menos aviones de lo previsto. , y el total de compra de F-35 aún no se ha determinado. Pero mientras que la Serie Century parece un gran modelo, las condiciones bajo las cuales se diseñaron y compraron los aviones fueron muy diferentes de las condiciones que enfrenta la adquisición de la Fuerza Aérea actual. Para lograr el objetivo de Roper, la Fuerza Aérea tendría que realizar cambios importantes en la forma en que funcionan las adquisiciones, desde el proceso de requisitos hasta la toma de decisiones que lo habilita, todas las áreas en las que el servicio continúa enfrentando desafíos. La serie New Century requerirá mucho más que una mejor fase de diseño.
Figura 1: Un equipo de asesinos de cazadores F-105 en Vietnam. En primer plano está la variante F-100F Wild Weasel de dos plazas del Thunderchief, con una F-105D monoplaza en el fondo. La misión Wild Weasel se centró en la destrucción de los radares enemigos y fue a menudo volada en equipos mixtos (foto de la Fuerza Aérea de EE. UU.)
La serie centenaria
Los aviones de la serie Century no formaban parte de un programa unificado. En cambio, fueron producto de una serie de propuestas, algunas no solicitadas por el gobierno, para entregar aviones de manera que incorporaran las lecciones aprendidas durante la Guerra de Corea. El entorno de adquisición de la década de 1950 era muy diferente: los servicios podían comprar aviones según fuera necesario sin un proceso de supervisión largo y doloroso que exigiera que se estudiaran y se "validaran" todos los requisitos y se justificara cada capacidad. La filosofía en ese momento seguía siendo poco cambiada de la de la Segunda Guerra Mundial, e incentivó a las corporaciones a realizar diseños y prototipos independientes sin tener que cumplir con una pila de especificaciones impuestas por el gobierno. El proceso recompensó la producción rápida, a menudo con cientos de cambios siguiendo el diseño inicial. Incluso el nombre vino después: la serie de aviones fue apodada más tarde como Century Series porque los números de los aviones siguieron una secuencia establecida de F-100 a F-108.
Hay un elefante en la habitación que debe ser abordado temprano. Los aviones de la serie Century no eran muy buenos. El North American F-100 Super Sabre vio que la Fuerza Aérea ordenó más de 270 aviones basados en una maqueta de la compañía. A pesar del impresionante rendimiento aerodinámico, el F-100A era tan peligroso que fue retirado del servicio de primera línea después de siete años y 47 pérdidas, solo para ser devuelto al servicio en la Crisis de Berlín. El F-100D posterior fue un mejor avión, aunque más de 500 se perdieron en accidentes, eclipsando 198 pérdidas de combate. Podría decirse que el F-100 era el mejor del grupo y el único caza "real" en el lote: los aviones subsiguientes eran aviones de combate e interceptores de línea recta y de alta velocidad.
El McDonnel F-101 Voodoo era un escolta de bombarderos convertido en un caza nuclear mediocre que en realidad proporcionaba un servicio de combate creíble como el RF-101C, un avión de reconocimiento de alta velocidad. El Convair F-102 Delta Dagger fue un desastre aerodinámico que nunca cumplió con sus requisitos de rendimiento y no fue distinguido en Vietnam. El Republic F-103 tuvo problemas con el diseño del motor y la estructura del avión y nunca se construyó. El famoso Lockheed F-104A Starfighter podría hacer una cosa bien: hacer zoom a la altitud en (literalmente) tiempo de grabación, que era exactamente lo que dictaba el requisito de la Fuerza Aérea y no lo que realmente quería la Fuerza Aérea. En Vietnam, su registro aire-aire fue de 0 a 1; El Comando Aéreo Táctico canceló más aviones de los que aceptó. El F-104 más tarde encontró un amplio uso como un caza de exportación (fuertemente rediseñado).
La serie nunca mejoró realmente. El Republic Thunderchief F-105, al que se refiere el "Thud" que hizo caer al suelo, fue otro caza nuclear de línea recta que podía transportar muchas bombas pero que tenía la mala costumbre de explotar después de recibir daño en la batalla. A pesar de los valientes esfuerzos de su tripulación y mantenedores, cerca de la mitad de los 833 F-105 producidos fueron destruidos en accidentes o en combate. El Convair F-106 Delta Dart era un F-102 rediseñado que aún mantiene el récord mundial de velocidad del aire para un solo avión de combate con motor, pero fue el último interceptor construido para la Fuerza Aérea. Nunca voló en combate y no fue exportado. El North American F-107 se rechazó sin competencia, a favor del F-105, y el F-108 Rapier nunca superó la etapa de maqueta. El designador F-109 nunca fue asignado.
Es posible que la Serie Century no haya sido el mejor avión de reacción que Estados Unidos haya producido, pero tampoco fue el peor. A pesar de las deficiencias reales, la iniciativa produjo grandes cantidades de aviones rápidamente, y empujó el estado del arte y, a veces, más allá. Pero lo hizo en un entorno de desarrollo, prueba y adquisición despreocupado que es muy diferente de lo que la Fuerza Aérea enfrenta hoy en día. Mientras se gestionaban los riesgos, el diseño y despliegue de aeronaves que estaban a la vanguardia del conocimiento técnico implicaba un riesgo sustancial, y una recompensa sustancial. Hoy en día, el servicio enfrentará desafíos relacionados con la política, la ley y la base industrial si intenta recrear el ritmo de la Serie Century. Quizás lo más importante, la Fuerza Aérea también enfrenta desafíos con la cultura y el liderazgo.
Figura 2: Sólo se construyeron tres prototipos norteamericanos XF-107. Este avión se encuentra en la Colección del Museo de la Fuerza Aérea en Dayton, Ohio. (Foto de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos)
En mis tiempos
La Serie Century se construyó en un momento en que la Fuerza Aérea podía ordenar aviones construidos en una maqueta y la fuerza de caza / interceptor era tan grande que la falla o demora de un modelo era apenas notable De hecho, algunos programas de aviones se mantuvieron en juego precisamente porque otros estaban fallando Hubo un grado de redundancia en el programa que aseguró que la falla de un programa de aeronave fuera una crisis solo para el fabricante de ese avión, tal vez ni siquiera entonces. Las ventas del Convair F-106 y del McDonnell F-101B fueron el resultado directo de los retrasos y las deficiencias del Convair F-102. Para cada tipo de aeronave ordenado, hubo otros tres o cuatro diseños presentados por otros fabricantes.
En 1952, cuando el F-100 voló por primera vez, había no menos de 13 fabricantes de aviones construyendo cazas, aviones de ataque o interceptores para los militares de los Estados Unidos. Entre 1950 y 1960, Boeing, Convair, Douglas, Fairchild, General Dynamics, Grumman, Lockheed, Martin, McDonnell, North American, Northrop, Republic y Vought fabricaron aviones de combate de ala fija. Para Republic, North American y Convair, sus aviones Century fueron los últimos cazas que construyeron.
El proceso de diseño de la aeronave fue rápido: el prototipo F-100 voló 27 meses después de la implementación de la propuesta. El F-102 tomó 33 meses desde la propuesta hasta el primer vuelo, y el F-104 apenas 17 meses. Después de ser introducidos, los modelos iniciales rara vez pasaban mucho tiempo en el servicio de primera línea antes de ser reemplazados por modelos mejorados. Eran aviones de vida corta, no por diseño, sino porque no valían la pena mantenerlos. El F-100A duró siete años, el F-105B menos de cinco y el F-104A apenas un año antes de ser transferido a la Guardia Aérea. Las autoridades contratantes coincidieron con los tiempos de diseño (la Fuerza Aérea pudo permitir contratos rápidamente porque el proceso de adquisición no solo lo permitió, sino que lo alentó), un marcado contraste con los procesos deliberados, engorrosos y pesados de hoy.
Los servicios ordenaron cientos de aeronaves sin un proceso largo y complicado que se basó en los requisitos "validados". La Fuerza Aérea emitió solicitudes de propuestas como tarjetas de Navidad, con solicitudes para cazas o interceptores emitidas en 1946 (Combate de penetración), seguidas del interceptor supersónico avanzado (1949), 1954 interceptor (1950), Bomber Escort (1951), F- 100 de reemplazo (1953), e interceptor de largo alcance (1955). El F-100, el F-104, el F-105 y el F-107 no fueron solicitados, las propuestas financiadas por la compañía no fueron vinculadas a ningún requisito previo de la Fuerza Aérea.
Figura 3: Líneas de tiempo de la serie Century
La Serie Century no fue la única aeronave de combate / ataque lanzada en los años 50. La Fuerza Aérea también introdujo la República F-84F Tormenta, aunque era bastante obsolescente cuando la compró, y una variante con misiles del Escorpión F-89H. En la década de 1950, la Armada lanzó aviones de primera línea con la misma rapidez: el F-9 Cougar de Grumman y el Tigre de F-11, el Douglas F-4D Skyray y A-4 Skyhawk, el McDonnell F-3H Demon, el Vought F-8 Crusader, el North American A-5 Vigilante, y tres variantes tardías a la necesidad del F-86 Sabre, la serie North American FJ-2 / FJ-3 / FJ-4 Fury. Enterrado en los últimos años (1958) fue la crema de la cosecha, el McDonnell F-4 Phantom II, posiblemente el mejor caza a reacción construido en el mundo occidental.
Hay otra diferencia clave entre la serie Century y el avión de hoy: el software. Si bien todos estos aviones tenían sistemas electrónicos, no eran los sistemas impulsados por software en los aviones de hoy. La primera radio de transistores apenas logró poner en servicio al F-100, y aún no se ha inventado el software moderno basado en el lenguaje. FORTRAN entró en servicio en 1954, seguido de FLOW-MATIC en 1958 y BASIC en 1964. La computadora de guía Apollo fue la primera computadora de circuito integrado con clasificación de aviación, introducida en 1966, después de que la última de la Serie Century saliera de la línea. Además, la aeronave Century no requirió los años de prueba y desarrollo que los Departamentos de Defensa requieren hoy. Esto hubiera sido imposible: el estado de la técnica avanzaba tan rápidamente que cualquier especificación habría quedado obsoleta antes de su implementación. En su lugar, se alentó a los diseñadores y desarrolladores a usar su mejor juicio, un enfoque que se rechaza explícitamente hoy.
Para que la Fuerza Aérea restaure un esfuerzo múltiple de desarrollo de aeronaves similar al de la década de 1950, la Fuerza Aérea requerirá autoridades de adquisición flexibles del Congreso y la aceptación de los socios de la industria. El servicio en sí tendrá que generar requisitos inteligentes, invertir en el desarrollo y probar la infraestructura, volver a imaginar los requisitos y la fuerza laboral de adquisición, y cambiar su cultura hacia la toma rápida de decisiones en lugar de evitar fallos. Los problemas están anidados: debemos tratar el enredo como una serie de problemas interconectados y no solo tirar de hilos individuales.
Cambiando un sistema ineficaz
El proceso de adquisición de hoy está obstaculizado por el diseño: las leyes que dictan lo que los servicios pueden y no pueden comprar no están diseñadas para generar valor por dinero, potenciar los servicios o facilitar una adquisición rápida. Agrupado bajo el "Sistema de Integración y Desarrollo de Capacidades Conjuntas" (JCIDS, por sus siglas en inglés), el status quo es una camisa de fuerza impulsada por el proceso, enfocada excesivamente en crear la igualdad de condiciones y extendiéndose alrededor de los fondos federales a tantos distritos del Congreso como sea posible. A la industria se le impide efectivamente que produzca propuestas no solicitadas, ya que las empresas saben que tendrían que competir por un contrato por cualquier propuesta exitosa, incluso si el gobierno tiene que inventar la competencia donde no existe. Textron Aviation construyó el Modelo 530 Scorpion como un avión de reconocimiento / ataque multiusos en su propio centavo, presentando un diseño único sin una contraparte moderna. El interés de la Fuerza Aérea se limitó a invitar a la aeronave a participar en la Fase I del Experimento de Ataque Ligero - en la moneda de diez centavos de Textron. Bajo tales condiciones, la industria no tiene ningún incentivo para desarrollar productos adecuados sin el dinero del gobierno por adelantado.
Figura 4: Último gráfico de adquisiciones de la Universidad de Adquisiciones de Defensa. Una copia de alta resolución se puede descargar aquí.
La base industrial de hoy es una sombra de su antigua gloria. Solo Boeing y Lockheed Martin construyen aviones de combate para los militares de EE. UU., Con Northrop Grumman relegado a bombarderos. Textron y Sierra Nevada han intentado ingresar al mercado con aviones de ataque livianos de turbohélices, hasta ahora sin éxito. La mayoría de las compañías aeroespaciales de 1952 se han ido, absorbido o disuelto.
Sin embargo, todavía hay una capacidad para diseñar rápido y bien. Boeing se asoció con Saab para el programa de entrenamiento avanzado de la Fuerza Aérea (TX) - la pareja ganó la competencia con un nuevo diseño que se implementó en menos de cuatro años desde el inicio del proyecto hasta el primer vuelo - y voló antes de que se emitiera la solicitud final de la propuesta . El mencionado Escorpión se construyó en secreto durante 17 meses en una planta que no había construido un avión de combate desde 1975. Puede haber menos capacidad industrial que en 1952, pero aún está allí. Si el Departamento de Defensa y el Congreso pueden eliminar los elementos que suprimen la innovación de JCIDS, puede volver a ser útil.
Figura 5: El modelo de escorpión Textron 530 en la rampa de la base de Holloman durante el Experimento de ataque ligero de 2017 (Autor)
Sistemas de Misión Abierta
La parte más larga del proceso de desarrollo de una aeronave no es el de la vida útil planificada (vida de diseño). El diseño de una aeronave que dura 3000 horas (el F-100A) es un poco diferente de una aeronave destinada a durar más de 18,000 horas (T-6A). Lo que impulsa los largos plazos de los campos son los desafíos de integración de sistemas, particularmente en el software. El T-X salió de la línea de producción listo para volar sin necesidad de integración de sensores y armas porque tampoco tiene ninguna. Si los T-X se convirtieran para un rol de combate (AT-X o FT-X), la fase de integración de sistemas podría durar una década o más con los métodos anteriores. El software puede tener una larga línea de tiempo. En 2014, el software del F-22 fue tan exasperante que la oficina de programas dividió su voluminoso proyecto de desarrollo de software en partes cortas y rápidamente ejecutables. Llamado el marco ágil escalado (SAFe), el proceso se adoptó más tarde para el F-35. Pero el problema fundamental sigue siendo para la mayoría de los otros aviones.
Para abordar este problema y acortar los plazos de desarrollo de las aeronaves, Roper ha propuesto el uso de sistemas de misión abierta. Los sistemas de misión abierta se derivarían de una línea de base de software común, separada de los controles de vuelo y, por lo tanto, no requerirían una recertificación cada vez que se cambia una línea de código. Una transición a un sistema abierto también permitiría migrar la aviónica desarrollada para un avión al siguiente, no muy diferente de la propuesta RADICAL de 2017. De hecho, este enfoque se utilizó para algunos de los aviones de la Serie Century, como parte del interceptor de 1954. proyecto. Este proyecto se dividió en dos elementos: el Proyecto MX-1554 para el avión y el MX-1179 para un conjunto común de aviónica y armas. Hughes Aircraft ganó el contrato de aviónica con más de 50 competidores en 1950, antes de que se seleccionara cualquier avión. Los sistemas Hughes se instalaron en el F-89H Scorpion, el F-101B Voodoo, el F-102A y su sucesor, el F-106. Los derivados del sistema también se instalaron en cazas extranjeros. El Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea ya tiene un estándar de sistema de misión abierta; Su uso debe ser obligatorio.
Experimentación y apoyo
Si la Fuerza Aérea se va a mudar en una serie de aeronaves de rápido desarrollo, unidas por un núcleo de sistema de misiones abierto, necesitará un esfuerzo de desarrollo continuo que vincule el desarrollo de la aviónica y los sistemas junto con el desarrollo de las estructuras aéreas. Eso requerirá una aeronave demostradora y un laboratorio de integración de software, junto con un lugar experimental que permita un proceso mediante el cual las aeronaves vuelan y se adaptan continuamente en función de descubrimientos experimentales. Realicé dos estudios rápidos para que una aeronave desempeñara tal papel, incluido el ex TA-4J de la Marina que se extrajo de Boneyard y un nuevo diseño estándar. Encontré que es completamente posible obtener aviones adecuados casi inmediatamente. Cualquiera de los dos métodos permitiría la experimentación con sistemas de misión abierta, sensores, comunicaciones e incluso armas, independientemente de cualquier programa único, pero con soporte para muchos. Hasta el momento, esas propuestas han fracasado porque no hay una circunscripción para los aviones experimentales en la actualidad, en marcado contraste con el pensamiento que ayudó a hacer de la Serie Century una realidad. Pero si vamos a compartir sistemas de misión, necesitamos la aeronave, los codificadores y la capacidad de integración de software en la empresa, a largo plazo.
Conclusión: Intentando de nuevo
Ninguna lista de los cambios necesarios para hacer que una nueva Serie Century tenga lugar estaría completa sin mencionar el cambio cultural necesario. La Fuerza Aérea cree que abarca la innovación; mi experiencia me recuerda que absolutamente no lo hace. La innovación requiere salir del paquete y asumir riesgos: comportamientos que no se recompensan cuando llega el momento de la promoción y no se valoran cuando es el momento de elaborar un presupuesto. Los esfuerzos de la Serie Century combinaron una alta tolerancia al riesgo con un flujo constante de dinero que pagó por diseños, maquetas, prototipos y aviones directamente en producción. Las compañías presentaron innumerables propuestas no solicitadas, porque si la Fuerza Aérea no aceptara una sola propuesta, examinaría la siguiente. La experiencia obtenida aseguró que la próxima generación de aviones sería aún mejor, como lo demuestra el F-4 Phantom II.
Los aviones de Century se desplegaron de manera rápida e imperfecta, pero una base industrial de aviones sanos aseguró que los aviones pudieran y serían rediseñados rápidamente, a veces incluso antes de que el modelo que se estaba rediseñando alguna vez volara. Más importante aún, la cultura de la industria aeronáutica fomentó la toma de riesgos y toleró el fracaso. Los aviones que producía tenían fallas según los estándares modernos, pero en ese momento eran vanguardistas, empujando constantemente los límites de lo que era posible lograr. Esa base se puede reconstruir si es lo suficientemente importante para la Fuerza Aérea de hoy; de hecho, es un buen momento para invertir en los cambios necesarios. Pero no se equivoque, los cambios serán necesarios si la Fuerza Aérea debe alcanzar la meta de nada menos que un renacimiento completo de su capacidad para lanzar rápidamente aviones de combate.
Figura 6: Posdata. La Fuerza Aérea tomó prestados dos F-4B de la Armada para su evaluación, repintándolos y otorgándoles la designación de corta duración de F-110A. En la foto se encuentra uno de esos aviones, pintado con la librea del Comando Aéreo Táctico pero aún con su número de oficina de la Marina en la cola y la designación de la Marina FJ-4U debajo del motor derecho. El F-4 sigue en servicio internacionalmente más de 50 años después de su primer vuelo. (Foto de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos)
